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Détermination de propriétés de l’os cortical (structure et propriétés matérielles) à partir de données ultrasonores

Doctorant : Thiên-Ly PHAM

Directeur de thèse : Pascal LAUGIER / Maryline TALMANT

Sujet : Détermination de propriétés de l’os cortical (structure et propriétés matérielles) à partir de données ultrasonores

Etablissement : Université Pierre et Marie Curie Paris VI

Résumé :

- Contexte de la recherche

Les dispositifs ultrasonores d’évaluation clinique du squelette fournissent un ou plusieurs paramètres ultrasonores : la vitesse et/ou l’atténuation de modes de propagation (ondes de surface, modes guidés) spécifiques à la configuration du dispositif utilisé et au site osseux considéré. Les paramètres ultrasonores reflètent l’effet combiné de plusieurs propriétés osseuses telles que l’épaisseur, la porosité et le degré de minéralisation. Il s’avère que le résultat de cette combinaison est positif : les paramètres ultrasonores conduisent par exemple à discriminer des sujets ostéoporotiques de sujets sains. Toutefois, la valeur ajoutée des dispositifs ultrasonores par rapport aux outils de référence ( densitométrie ou scanner par rayons X) qui fournissent le contenu minéral osseux reste à déterminer. Or le contenu minéral n’est pas le seul facteur qui détermine l’état osseux.. La géométrie, l’élasticité, la porosité sont des facteurs importants de la croissance et de la résistance osseuse. Cette recherche se déroulera dans le cadre d’un réseau Franco-Allemand et d’une collaboration avec le Laboratoire de biomécanique de l’ENSAM. 

- Méthode

Le projet actuel vise à concevoir de nouveaux dispositifs ultrasonores à usage clinique conduisant à extraire un ensemble de propriétés osseuses des paramètres ultrasonores mesurées sur les os longs (radius, tibia). Au cours de la thèse, différentes stratégies seront développées à l’aide d’outils de simulation de la propagation visant à optimiser une excitation et une exploitation du signal multi modale et multi fréquence. L’objectif à ce stade visera la modélisation du problème direct et la recherche de stratégies pour la résolution du problème inverse. Il s’ensuivra une mise en œuvre expérimentale avec validation sur fantômes tissulaires et spécimens osseux in vitro. Cette étape offrira la possibilité à l’étudiant de se confronter à plusieurs modalités expérimentales (ultrasons, imagerie X, microtomographie à rayonnement synchrotron, tests biomécaniques).

- Résultats attendus

Le travail débouchera sur la conception d’un dispositif à usage clinique.

- Profil souhaité et compétences acquises

Capacités à combiner différents outils (propagation acoustique, traitement du signal, simulation numérique, expérimentation) au profit d’une réalisation technologique. Le (la) doctorant(e) apprendra à communiquer dans un contexte national et international en présentant ses résultats lors de conférences et en rédigeant des articles scientifiques.

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